CN107543751A - 一种材料大变形冲击拉伸实验方法 - Google Patents
一种材料大变形冲击拉伸实验方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种材料大变形冲击拉伸实验方法，特点是在支架的上端设置支承块，将管状的透射杆竖直设置，并将透射杆的上端与支承块固定连接，选取材质、长度、直径均与透射杆相同的管状的入射杆，将入射杆竖直设置在透射杆的下方且与透射杆同轴，入射杆的下端一体设置有凸台，在透射杆的下端与入射杆的上端之间固定被测试件，发射撞击杆，撞击杆撞击固定在入射杆下端的凸台，测得应变信号，将所测得的应变信号代入关系式处理后，得到被测试件在实验中的轴向工程应力、工程应变和工程应变率时程曲线；优点是实现了持续稳定的实验应变率；且在与传统霍普金森拉杆实验同样最大应变下，本方法的应变率可达到10S‑1量级。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测试材料动态性能的实验方法，尤其涉及一种材料大变形冲击拉伸实验方法。
背景技术
工程材料在动态加载条件下的力学响应特性及破坏条件的确定是工程设计、工程仿真与分析的最基本的前提条件之一。其通常采用材料本构方程及相应参数和材料破坏条件来描述，且需要通过材料动态加载实验来确定。
分离式霍普金森拉杆是现今最为广泛使用并被认为可靠、有效的测试材料高应变率下拉伸力学特性的实验装置，可用来测试各种工程材料在102～103S-1量级应变率范围内的动态应力－应变曲线及材料的破坏应变。与其它测试技术相比，霍普金森拉杆实验具有加载平稳可控、测试精度高、装置耐用可靠等优点。但是传统的霍普金森拉杆在装置总长度有限的情况下，其只能在较高应变率下实现较大的实验应变，而在100S-1量级的应变率下通常无法达到足够大的实验应变从而无法测得材料的破坏应变。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现试件在10S-1量级应变率下的材料动态拉伸应力-应变曲线测试以及在100s-1量级应变率下材料的拉伸破坏应变测试的材料大变形冲击拉伸实验方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种材料大变形冲击拉伸实验方法，包括以下具体步骤：
(1)、在支架的上端设置支承块，将管状的透射杆竖直设置，并将透射杆的上端与支承块固定连接，支承块的材料波阻抗大于等于透射杆的材料波阻抗，且支承块的横截面积大于等于透射杆横截面积的100倍，支承块的重量大于等于透射杆重量的50倍；
(2)、在支架上固定设置高压气炮，透射杆竖直向下穿过高压气炮，且透射杆与高压气炮中的炮管同轴设置，高压气炮的上端与透射杆之间密封，撞击杆同轴设置在炮管中且同轴套设在透射杆外；
(3)、选取材质、长度、直径均与透射杆相同的管状的入射杆，将入射杆竖直设置在透射杆的下方且与透射杆同轴，入射杆的下端一体设置有凸台，在支架的下端固定设置支撑弹簧，支撑弹簧竖直支撑在凸台的下端面上，并在凸台的正下方设置吸能块，然后在入射杆上同轴套设导管，并将导管与支架固定，入射杆与导管之间具有可供撞击杆滑入的间隙，且入射杆与撞击杆之间满足关系：1.05×(L0/C0)≤(Lstriker/Cstriker)≤1.1×(L0/C0)，其中：L0、Lstriker分别为入射杆、撞击杆的长度，C0、Cstriker分别为入射杆、撞击杆中的一维应力波速；
(4)、在透射杆的下端与入射杆的上端之间固定被测试件；
(5)、在入射杆靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试入射波应变信号的第一应变片，第一应变片到入射杆下端的距离大于等于2倍的入射杆管外径、小于等于3倍的入射杆管外径，在透射杆靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试透射波应变信号的第二应变片，第二应变片到透射杆下端的距离大于等于2倍的透射杆管外径、小于等于3倍的透射杆管外径，然后将第一应变片和第二应变片分别与超动态应变仪电连接；
(6)、高压气炮发射撞击杆，撞击杆撞击固定在入射杆下端的凸台，第一应变片测得入射杆上的应变信号为εin(t)，第二应变片测得透射杆上的应变信号为εm(t)；
(7)、将所测得的应变信号εin(t)、εm(t)代入以下关系式：
处理后，得到被测试件在实验中的轴向工程应力、工程应变和工程应变率时程曲线，实现在10S-1量级应变率下试件材料动态力学性能的测试或更高应变率下试件材料大变形范围动态力学性能的测试，上述所有关系式中，表示在n时间区间内第二应变片所测应变信号中由被测试件—透射杆相互作用所产生的部分，k为求和指标，n表示时间区间号，对应该区间的时间下限记为时间上限记为表示在n-1时间区间内第二应变片所测应变信号中由被测试件—透射杆相互作用所产生的部分，tk表示对应求和指标k的时间偏移量，l为自然数，第二应变片到透射杆下端面的距离记为a，透射杆的长度记为L0，ta表示应力波传播2倍a距离所需的时间，tb表示应力波传播2倍(L0-a)距离所需的时间，即ta＝2a/C0，tb＝2(L0-a)/C0，C0表示入射杆和透射杆中一维应力波的波速，表示第二应变片所测应变信号中由被测试件—透射杆相互作用所产生的部分；εin(t)为第一应变片测得入射杆上的应变信号，为第一应变片测得的应变信号在t≤tB范围内的应变信号平台量值，第一应变片到入射杆上端面的距离记为B，tB表示应力波传播2倍B距离所需的时间，即tB＝2B/C0，J为自然数，tL表示应力波传播2倍透射杆杆长所需的时间，即tL＝2L0/C0，i表示另一求和指标，itL表示对应求和指标i的时间偏移量，为用(t-itL)替代中时间t时所得应变值，VⅠ表示实验过程中被测试件与入射杆交界面的质点速度，VⅡ表示实验过程中被测试件与透射杆交界面的质点速度，表示仅由入射应力波引起的入射杆与被测试件接触端面的运动速度，σs(t)表示被测试件在实验中的轴向工程应力，表示被测试件在实验中的工程应变率，εs(t)表示被测试件在实验中的工程应变，E0表示透射杆的弹性模量，A0表示透射杆的横截面积，As表示被测试件的初始横截面积，hs表示被测试件的初始高度。
进一步地，所述的入射杆和所述的透射杆的材料均为高强弹簧钢或铝合金。
进一步地，所述的支承块与所述的支架的上端之间固定设置有缓冲弹簧。
与现有技术相比，本发明的优点是由于透射杆的上端面固定设置有支承块，撞击杆撞击凸台，入射杆对被测试件进行加载后，利用透射杆的上端产生反射加载波，实现对被测试件的二次持续加载，使总实验时长为传统霍普金森拉杆实验时长的4倍或4倍以上，且实验应变率的恒定性在一次加载过程中与传统霍普金森拉杆实验完全相同，在二次加载过程中与传统霍普金森拉杆实验差别很小，即实现了持续稳定的实验应变率；而且在与传统霍普金森拉杆实验同等实验应变率下，本方法的被测试件的变形可达到传统霍普金森拉杆实验的4倍以上，或在与传统霍普金森拉杆实验同样最大应变下，本方法的实验应变率可低于传统霍普金森拉杆实验的1/4以下并可达到10S-1量级，而且还可实现在100s-1量级应变率下材料的拉伸破坏应变测试；此外，本方法可适用于包括金属等的各种工程材料的测试。
附图说明
图1为本发明的实验装置示意图；
图2为本发明的实验方法中撞击杆撞击入射杆后第一应变片和第二应变片所测得的应变信号波形；
图3为本发明由测试信号计算出的工程应变率、工程应变转换得到的实验真应变-真应变率曲线；
图4为本发明由测试信号计算出的工程应力-应变曲线转换得到的真应力-真应变曲线。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图所示，一种材料大变形冲击拉伸实验方法，包括以下具体步骤：
(1)、在支架1的上端设置支承块2，支承块2与支架1的上端之间固定设置有缓冲弹簧3，将管状的透射杆4竖直设置，并将透射杆4的上端与支承块2固定连接，支承块2的材料波阻抗大于等于透射杆4的材料波阻抗，且支承块2的横截面积大于等于透射杆4横截面积的100倍，支承块2的重量大于等于透射杆4重量的50倍；
(2)、在支架1上固定设置高压气炮5，透射杆4竖直向下穿过高压气炮5，且透射杆4与高压气炮5中的炮管51同轴设置，高压气炮5的上端与透射杆4之间密封，撞击杆6同轴设置在炮管51中且同轴套设在透射杆4外；
(3)、选取材质、长度、直径均与透射杆4相同的管状的入射杆7，将入射杆7竖直设置在透射杆4的下方且与透射杆4同轴，入射杆7的下端一体设置有凸台71，在支架1的下端固定设置支撑弹簧8，支撑弹簧8竖直支撑在凸台71的下端面上，并在凸台71的正下方设置吸能块9，然后在入射杆7上同轴套设导管10，并将导管10与支架1固定，入射杆7与导管10之间具有可供撞击杆6滑入的间隙14，且入射杆7与撞击杆6之间满足关系：1.05×(L0/C0)≤(Lstriker/Cstriker)≤1.1×(L0/C0)，其中：L0、Lstriker分别为入射杆7、撞击杆6的长度，C0、Cstriker分别为入射杆7、撞击杆6中的一维应力波速；
(4)、在透射杆4的下端与入射杆7的上端之间固定被测试件11；
(5)、在入射杆7靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试入射波应变信号的第一应变片12，第一应变片12到入射杆7下端的距离大于等于2倍的入射杆7的管外径、小于等于3倍的入射杆7的管外径，在透射杆4靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试透射波应变信号的第二应变片13，第二应变片13到透射杆4下端的距离大于等于2倍的透射杆4的管外径、小于等于3倍的透射杆4的管外径，然后将第一应变片12和第二应变片13分别与超动态应变仪(图中未显示)电连接；
(6)、高压气炮5发射撞击杆6，撞击杆6撞击固定在入射杆7下端的凸台71，第一应变片12测得入射杆7上的应变信号为εin(t)，第二应变片13测得透射杆4上的应变信号为εm(t)；
(7)、将所测得的应变信号εin(t)、εm(t)代入以下关系式：
处理后，得到被测试件11在实验中的轴向工程应力、工程应变和工程应变率时程曲线，实现在10S-1量级应变率下试件材料动态力学性能的测试或更高应变率下试件材料大变形范围动态力学性能的测试，上述所有关系式中，表示在n时间区间内第二应变片13所测应变信号中由被测试件11—透射杆4相互作用所产生的部分，k为求和指标，n表示时间区间号，对应该区间的时间下限记为时间上限记为 表示在n-1时间区间内第二应变片13所测应变信号中由被测试件11—透射杆4相互作用所产生的部分，tk表示对应求和指标k的时间偏移量，l为自然数，第二应变片13到透射杆4下端面的距离记为a，透射杆4的长度记为L0，ta表示应力波传播2倍a距离所需的时间，tb表示应力波传播2倍(L0-a)距离所需的时间，即ta＝2a/C0，tb＝2(L0-a)/C0，C0表示入射杆7和透射杆4中一维应力波的波速，表示第二应变片13所测应变信号中由被测试件11—透射杆4相互作用所产生的部分；εin(t)为第一应变片12测得入射杆7上的应变信号，为第一应变片12测得的应变信号在t≤tB范围内的应变信号平台量值，第一应变片12到入射杆7上端面的距离记为B，tB表示应力波传播2倍B距离所需的时间，即tB＝2B/C0，J为自然数，tL表示应力波传播2倍透射杆杆长所需的时间，即tL＝2L0/C0，i表示另一求和指标，itL表示对应求和指标i的时间偏移量，为用(t-itL)替代中时间t时所得应变值，VⅠ表示实验过程中被测试件11与入射杆7交界面的质点速度，VⅡ表示实验过程中被测试件11与透射杆4交界面的质点速度，表示仅由入射应力波引起的入射杆7与被测试件11接触端面的运动速度，σs(t)表示被测试件11在实验中的轴向工程应力，表示被测试件11在实验中的工程应变率，εs(t)表示被测试件11在实验中的工程应变，E0表示透射杆4的弹性模量，A0表示透射杆4的横截面积，As表示被测试件11的初始横截面积，hs表示被测试件11的初始高度。
上述实施例中，入射杆7和透射杆4的材料均为高强弹簧钢或铝合金。
上述实施例中，可实现的实验应变率可由公式估计得到，其中：为实验平均应变率，εmax为实验要求实现的最大应变，例：实验要求实现的最大应变εmax＝0.1，实验时，取透射杆4的杆长为2m，C0＝5160m/s，则得到的实验平均应变率为从而也验证了本方法中通过所测得的应变信号εin(t)、εm(t)经关系式处理后可实现在10S-1量级应变率下试件材料动态力学性能的测试。
Claims (3)
1.一种材料大变形冲击拉伸实验方法，其特征在于包括以下具体步骤：
(1)、在支架的上端设置支承块，将管状的透射杆竖直设置，并将透射杆的上端与支承块固定连接，支承块的材料波阻抗大于等于透射杆的材料波阻抗，且支承块的横截面积大于等于透射杆横截面积的100倍，支承块的重量大于等于透射杆重量的50倍；
(2)、在支架上固定设置高压气炮，透射杆竖直向下穿过高压气炮，且透射杆与高压气炮中的炮管同轴设置，高压气炮的上端与透射杆之间密封，撞击杆同轴设置在炮管中且同轴套设在透射杆外；
(3)、选取材质、长度、直径均与透射杆相同的管状的入射杆，将入射杆竖直设置在透射杆的下方且与透射杆同轴，入射杆的下端一体设置有凸台，在支架的下端固定设置支撑弹簧，支撑弹簧竖直支撑在凸台的下端面上，并在凸台的正下方设置吸能块，然后在入射杆上同轴套设导管，并将导管与支架固定，入射杆与导管之间具有可供撞击杆滑入的间隙，且入射杆与撞击杆之间满足关系：1.05×(L0/C0)≤(Lstriker/Cstriker)≤1.1×(L0/C0)，其中：L0、Lstriker分别为入射杆、撞击杆的长度，C0、Cstriker分别为入射杆、撞击杆中的一维应力波速；
(4)、在透射杆的下端与入射杆的上端之间固定被测试件；
(5)、在入射杆靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试入射波应变信号的第一应变片，第一应变片到入射杆下端的距离大于等于2倍的入射杆管外径、小于等于3倍的入射杆管外径，在透射杆靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试透射波应变信号的第二应变片，第二应变片到透射杆下端的距离大于等于2倍的透射杆管外径、小于等于3倍的透射杆管外径，然后将第一应变片和第二应变片分别与超动态应变仪电连接；
(6)、高压气炮发射撞击杆，撞击杆撞击固定在入射杆下端的凸台，第一应变片测得入射杆上的应变信号为εin(t)，第二应变片测得透射杆上的应变信号为εm(t)；
(7)、将所测得的应变信号εin(t)、εm(t)代入以下关系式：
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处理后，得到被测试件在实验中的轴向工程应力、工程应变和工程应变率时程曲线，实现在10S-1量级应变率下试件材料动态力学性能的测试或更高应变率下试件材料大变形范围动态力学性能的测试，上述所有关系式中，表示在n时间区间内第二应变片所测应变信号中由被测试件—透射杆相互作用所产生的部分，k为求和指标，n表示时间区间号，对应该区间的时间下限记为时间上限记为 表示在n-1时间区间内第二应变片所测应变信号中由被测试件—透射杆相互作用所产生的部分，tk表示对应求和指标k的时间偏移量，l为自然数，第二应变片到透射杆下端面的距离记为a，透射杆的长度记为L0，ta表示应力波传播2倍a距离所需的时间，tb表示应力波传播2倍(L0-a)距离所需的时间，即ta＝2a/C0，tb＝2(L0-a)/C0，C0表示入射杆和透射杆中一维应力波的波速，表示第二应变片所测应变信号中由被测试件—透射杆相互作用所产生的部分；εin(t)为第一应变片测得入射杆上的应变信号，为第一应变片测得的应变信号在t≤tB范围内的应变信号平台量值，第一应变片到入射杆上端面的距离记为B，tB表示应力波传播2倍B距离所需的时间，即tB＝2B/C0，J为自然数，tL表示应力波传播2倍透射杆杆长所需的时间，即tL＝2L0/C0，i表示另一求和指标，itL表示对应求和指标i的时间偏移量，为用(t-itL)替代中时间t时所得应变值，VⅠ表示实验过程中被测试件与入射杆交界面的质点速度，VⅡ表示实验过程中被测试件与透射杆交界面的质点速度，表示仅由入射应力波引起的入射杆与被测试件接触端面的运动速度，σs(t)表示被测试件在实验中的轴向工程应力，表示被测试件在实验中的工程应变率，εs(t)表示被测试件在实验中的工程应变，E0表示透射杆的弹性模量，A0表示透射杆的横截面积，As表示被测试件的初始横截面积，hs表示被测试件的初始高度。
2.如权利要求1所述的一种材料大变形冲击拉伸实验方法，其特征在于：所述的入射杆和所述的透射杆的材料均为高强弹簧钢或铝合金。
3.如权利要求1所述的一种材料大变形冲击拉伸实验方法，其特征在于：所述的支承块与所述的支架的上端之间固定设置有缓冲弹簧。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109813618A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-05-28 | 河南理工大学 | 立式霍普金森压杆试验装置及试验方法 |
| CN111562178A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-08-21 | 天津大学 | 带有动能吸收的动态拉伸试验装置及试验方法 |
| CN111665152A (zh) * | 2019-08-22 | 2020-09-15 | 西北工业大学 | 材料动态压缩循环加载装置及其方法 |
| CN112782009A (zh) * | 2020-07-09 | 2021-05-11 | 西北工业大学 | 一种适用于软材料的霍普金森杆实验*** |
| CN112858048A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-28 | 昆明理工大学 | 一种炮孔填塞物动态力学性能测试装置及其使用方法 |
| CN113640118A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-12 | 哈尔滨工业大学 | 材料原位动态拉伸加载试验装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202100030854A1 (it) * | 2022-02-04 | 2023-08-04 | Univ Politecnica Delle Marche | Apparato per l'esecuzione di prove dinamiche su materiali a velocita' di deformazione intermedia |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110031728A (ko) * | 2009-09-21 | 2011-03-29 | 주식회사 효성 | 고무 실링재용 내환경 수명시험 장치 및 그 방법과 이에 사용되는 시편 |
| CN102830019A (zh) * | 2011-12-18 | 2012-12-19 | 西北工业大学 | 拉伸同步实验装置 |
| CN102890035A (zh) * | 2012-05-15 | 2013-01-23 | 哈尔滨工程大学 | 一种冲击拉伸试验装置 |
| CN202837121U (zh) * | 2012-10-23 | 2013-03-27 | 张磊 | 一种混凝土常规三轴冲击加载实验装置 |
| CN103018123A (zh) * | 2012-12-07 | 2013-04-03 | 宁波大学 | 一种高速加载材料动态压痕实验方法 |
| KR20130034321A (ko) * | 2011-09-28 | 2013-04-05 | 한국건설기술연구원 | Ｓｈｔｂ를 이용한 콘크리트 인장 시험 장치 및 방법 |
| CN203616216U (zh) * | 2013-12-05 | 2014-05-28 | 张磊 | 一种利用空心霍普金森压杆测量混凝土层裂强度的实验装置 |
| CN104236384A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-12-24 | 中国兵器工业集团第五三研究所 | 一种模拟膛内发射冲击过载的试验方法 |
| CN104849153A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-08-19 | 中南大学 | 一种地下空间层裂强度的测试装置以及该装置的应用 |
| JP2016003951A (ja) * | 2014-06-17 | 2016-01-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 引張圧縮試験方法および装置 |
| CN205027614U (zh) * | 2015-10-19 | 2016-02-10 | 华北理工大学 | 一种用于材料高应变率试验的装置 |
| CN106525577A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-03-22 | 山东大学 | 测试拉伸/剪切复合加载下材料动态力学性能的装置及方法 |
| CN106769550A (zh) * | 2017-02-03 | 2017-05-31 | 河海大学 | 高应变率下混凝土拉伸模量的试验装置及方法 |
-
2017
- 2017-09-21 CN CN201710858639.7A patent/CN107543751B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110031728A (ko) * | 2009-09-21 | 2011-03-29 | 주식회사 효성 | 고무 실링재용 내환경 수명시험 장치 및 그 방법과 이에 사용되는 시편 |
| KR20130034321A (ko) * | 2011-09-28 | 2013-04-05 | 한국건설기술연구원 | Ｓｈｔｂ를 이용한 콘크리트 인장 시험 장치 및 방법 |
| CN102830019A (zh) * | 2011-12-18 | 2012-12-19 | 西北工业大学 | 拉伸同步实验装置 |
| CN102890035A (zh) * | 2012-05-15 | 2013-01-23 | 哈尔滨工程大学 | 一种冲击拉伸试验装置 |
| CN202837121U (zh) * | 2012-10-23 | 2013-03-27 | 张磊 | 一种混凝土常规三轴冲击加载实验装置 |
| CN103018123A (zh) * | 2012-12-07 | 2013-04-03 | 宁波大学 | 一种高速加载材料动态压痕实验方法 |
| CN203616216U (zh) * | 2013-12-05 | 2014-05-28 | 张磊 | 一种利用空心霍普金森压杆测量混凝土层裂强度的实验装置 |
| JP2016003951A (ja) * | 2014-06-17 | 2016-01-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 引張圧縮試験方法および装置 |
| CN104236384A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-12-24 | 中国兵器工业集团第五三研究所 | 一种模拟膛内发射冲击过载的试验方法 |
| CN104849153A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-08-19 | 中南大学 | 一种地下空间层裂强度的测试装置以及该装置的应用 |
| CN205027614U (zh) * | 2015-10-19 | 2016-02-10 | 华北理工大学 | 一种用于材料高应变率试验的装置 |
| CN106525577A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-03-22 | 山东大学 | 测试拉伸/剪切复合加载下材料动态力学性能的装置及方法 |
| CN106769550A (zh) * | 2017-02-03 | 2017-05-31 | 河海大学 | 高应变率下混凝土拉伸模量的试验装置及方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| D.A.GORHAM,ET AL.: "An Improved Method for Compressive Stress-Strain Measurements at Very High Strain Rates", 《PROCEEDINGS OF THE ROYAL SCCIETY A》 * |
| 吴鑫 等: "基于霍普金森拉杆试验的焊点焊核区动态本构关系确立", 《宁波大学学报（理工版）》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109813618A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-05-28 | 河南理工大学 | 立式霍普金森压杆试验装置及试验方法 |
| CN109813618B (zh) * | 2019-03-19 | 2023-08-22 | 河南理工大学 | 立式霍普金森压杆试验装置及试验方法 |
| CN111665152A (zh) * | 2019-08-22 | 2020-09-15 | 西北工业大学 | 材料动态压缩循环加载装置及其方法 |
| CN111562178A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-08-21 | 天津大学 | 带有动能吸收的动态拉伸试验装置及试验方法 |
| CN112782009A (zh) * | 2020-07-09 | 2021-05-11 | 西北工业大学 | 一种适用于软材料的霍普金森杆实验*** |
| CN112858048A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-28 | 昆明理工大学 | 一种炮孔填塞物动态力学性能测试装置及其使用方法 |
| CN113640118A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-12 | 哈尔滨工业大学 | 材料原位动态拉伸加载试验装置 |
| CN113640118B (zh) * | 2021-08-24 | 2024-02-20 | 哈尔滨工业大学 | 材料原位动态拉伸加载试验装置 |
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